生物反应器时空多尺度复杂系统的理论框架构建49页PPT
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生物反应工程原理ppt课件
25
+ 1975年，作为生化工程领域开创人之一的日 本学者合叶修一出版了关于生化动力学方面 的专著《生物化学工程——反应动力学》；
+ 1979年，日本学者山根恒夫编著了《生物反 应工程》一书；2006年，清华大学邢新会翻 译原著第三版。
+ 1985年，德国学者许盖得（Schugerl）出版了 《生物反应工程》专著；
+ 1、生物反应工程的定义 + 2、生物反应工程的基础知识 + 3、生物反应工程的特点
3
+ 生物反应工程是一门以研究生物反应过程 中带有共性的工程技术问题的学科。
+ 是以生物学、化学、工程学、计算机与信 息技术等多学科为基础的交叉学科。
4
+ 以生物反应动力学为基础，将传递过程 原理、设备工程学、过程动态学及优化 原理等化学工程方法与生物反应过程的 反应特性方面的知识相结合，进行生物 反应过程分析与开发，以及生物反应器 的设计、操作和控制等。
+ 1993年，日本学者川濑义矩出版了《生物反 应工程基础》一书；
+ 1994年，丹麦学者尼尔森（Nielsen）等编著
26
+ 20世纪90年代基因工程与生物反应工程不断 融合、发展。
12
它是一门多学科、 综合性的科学技 术。
13
14
+ 生物技术最后的目的是建立工业生产过程或进行 社会服务，称为生物反应过程（bioprocess）。
+ 1975年，作为生化工程领域开创人之一的日 本学者合叶修一出版了关于生化动力学方面 的专著《生物化学工程——反应动力学》；
+ 1979年，日本学者山根恒夫编著了《生物反 应工程》一书；2006年，清华大学邢新会翻 译原著第三版。
+ 1985年，德国学者许盖得（Schugerl）出版了 《生物反应工程》专著；
+ 1、生物反应工程的定义 + 2、生物反应工程的基础知识 + 3、生物反应工程的特点
3
+ 生物反应工程是一门以研究生物反应过程 中带有共性的工程技术问题的学科。
+ 是以生物学、化学、工程学、计算机与信 息技术等多学科为基础的交叉学科。
4
+ 以生物反应动力学为基础，将传递过程 原理、设备工程学、过程动态学及优化 原理等化学工程方法与生物反应过程的 反应特性方面的知识相结合，进行生物 反应过程分析与开发，以及生物反应器 的设计、操作和控制等。
+ 1993年，日本学者川濑义矩出版了《生物反 应工程基础》一书；
+ 1994年，丹麦学者尼尔森（Nielsen）等编著
26
+ 20世纪90年代基因工程与生物反应工程不断 融合、发展。
12
它是一门多学科、 综合性的科学技 术。
13
14
+ 生物技术最后的目的是建立工业生产过程或进行 社会服务，称为生物反应过程（bioprocess）。
生物酶反应器讲座PPT
生物反应器
生物反应器历史简介
生物反应器这一术语出现的时间不长，但人们利用生物反应器进行有 用物质生产却有着悠久的历史。 我们祖先酿制传统发酵食品时使用的容器就是最初的生物反应器。 20世纪40年代是生物反应器的开发、研制和应用获得迅速发展的阶段。 传统生物工业中使用的生物反应器称为“发酵罐”（fermenter）
• 生物反应器不仅包括传统的发酵罐、酶反应器，还包括采用固定 化技术后的固定化酶或细胞反应器、动植物细胞培养用反应器和 光合生物反应器等。
酶制备
原料预处理 空气
灭菌 除菌
生物反应器
产物提纯
产品
生物反应过程示意图
生物反应器设计的主要目标
产品质量高，生产成本低 评价生物反应器的主要目标
反应器生产能力的大小和产品质量的高低
一、生物反应器概述
生物反应是利用生物催化剂将原料转化为有用物质的生产过程，生 物反应器（biological reactor）是完成生化反应（酶促反应）的 核心装置，其为生化反应提供适合的场所和最佳的反应条件，使底 物最大限度地转化为产物，因此生物反应器是连接原料与产物的桥 梁。
• 生物反应器，bioreactor是bio与reactor的组合词，是指有效利 用生物反应机能的系统（或场所）。
生物反应系统中，反应物（基质）从反应液主体到生物催化剂（微 生物细胞、固定化酶或细胞等）表面的传递过程对生物反应过程影 响很大，特别是基质的传递速率低于生物催化剂的反应速率时，生 物催化剂的催化效率将受到基质传递速率的限制
生物反应器历史简介
生物反应器这一术语出现的时间不长，但人们利用生物反应器进行有 用物质生产却有着悠久的历史。 我们祖先酿制传统发酵食品时使用的容器就是最初的生物反应器。 20世纪40年代是生物反应器的开发、研制和应用获得迅速发展的阶段。 传统生物工业中使用的生物反应器称为“发酵罐”（fermenter）
• 生物反应器不仅包括传统的发酵罐、酶反应器，还包括采用固定 化技术后的固定化酶或细胞反应器、动植物细胞培养用反应器和 光合生物反应器等。
酶制备
原料预处理 空气
灭菌 除菌
生物反应器
产物提纯
产品
生物反应过程示意图
生物反应器设计的主要目标
产品质量高，生产成本低 评价生物反应器的主要目标
反应器生产能力的大小和产品质量的高低
一、生物反应器概述
生物反应是利用生物催化剂将原料转化为有用物质的生产过程，生 物反应器（biological reactor）是完成生化反应（酶促反应）的 核心装置，其为生化反应提供适合的场所和最佳的反应条件，使底 物最大限度地转化为产物，因此生物反应器是连接原料与产物的桥 梁。
• 生物反应器，bioreactor是bio与reactor的组合词，是指有效利 用生物反应机能的系统（或场所）。
生物反应系统中，反应物（基质）从反应液主体到生物催化剂（微 生物细胞、固定化酶或细胞等）表面的传递过程对生物反应过程影 响很大，特别是基质的传递速率低于生物催化剂的反应速率时，生 物催化剂的催化效率将受到基质传递速率的限制
生物反应器
连续式生物反应器基本牲：反应大多属于稳态过程，反应 器内任何部位的物系组成均不随时间而变化。
第八章 生物反应器
概念
基本 反应过程的 特征 状态？
间歇 式生 物反 应器
连续 式生 物反 应器
第八章 生物反应器
半间歇式生物反应器
采用将原料与部分产物连续输人或输出，其 余则分批加人或输出的半连续操作的反应器称为 半连续生物反应器。
优点：
经固定化后的生物催化剂既具有酶的催化性质，又具有一般化学催化剂能回 收、反复使用的优点，并在生产工艺上可以实现连续化和自动化。
如上表格说细菌蛋白酶类用于污渍去除，可以直接液体使用或用胶囊包埋后 使用。
生物反应过程主要设备：
生物反应器
第八章 生物反应器
5、生物反应过程与化学反应器异同点：
生物反应与一般的化学反应器相似，对生物反应器 也要求能维持一定的温度、pH、反应物（营养物质， 包括溶解氧）浓度，并具有良好的传质、传热和混合 性能，以提供合适的环境条件，确保生物反应的顺利 进行。而与一般的化学反应明显不同的是，细胞生物 反应器在运行中要杜绝外界各种微生物的进入，避免 杂菌污染造成的损失。
用于伤口愈合和溶解血凝块，还可用于 去除坏死组织，抑制污染微生物生长
用于治疗癌症，剥夺癌细胞生长所需的 营养 治疗消化不良 许多酶在医疗中还可作为诊断试剂
第八章 生物反应器 4、固定化酶
第八章 生物反应器
概念
基本 反应过程的 特征 状态？
间歇 式生 物反 应器
连续 式生 物反 应器
第八章 生物反应器
半间歇式生物反应器
采用将原料与部分产物连续输人或输出，其 余则分批加人或输出的半连续操作的反应器称为 半连续生物反应器。
优点：
经固定化后的生物催化剂既具有酶的催化性质，又具有一般化学催化剂能回 收、反复使用的优点，并在生产工艺上可以实现连续化和自动化。
如上表格说细菌蛋白酶类用于污渍去除，可以直接液体使用或用胶囊包埋后 使用。
生物反应过程主要设备：
生物反应器
第八章 生物反应器
5、生物反应过程与化学反应器异同点：
生物反应与一般的化学反应器相似，对生物反应器 也要求能维持一定的温度、pH、反应物（营养物质， 包括溶解氧）浓度，并具有良好的传质、传热和混合 性能，以提供合适的环境条件，确保生物反应的顺利 进行。而与一般的化学反应明显不同的是，细胞生物 反应器在运行中要杜绝外界各种微生物的进入，避免 杂菌污染造成的损失。
用于伤口愈合和溶解血凝块，还可用于 去除坏死组织，抑制污染微生物生长
用于治疗癌症，剥夺癌细胞生长所需的 营养 治疗消化不良 许多酶在医疗中还可作为诊断试剂
第八章 生物反应器 4、固定化酶
《生物反应工程》PPT课件
工业反应器 实验室反应器
常见的各种形式生物反应器（I）
常见的各种形式生物反应器（II）
ຫໍສະໝຸດ Baidu
常见的各种形式生物反应器（III）
常见的各种形式生物反应器（IV）
常见的各种形式生物反应器（V） 返回
生物反应器的型式和操作方式
常见的生物反应器： 搅拌釜式间隙反应器 连续釜式反应器 间隙塔式反应器 流加搅拌釜式反应器 连续通气气升式反应器
制药与生命科学学院
生物反应工程
朱建良
第一章 绪论（4学时）
基本要求： • 了解典型生物反应过程，知道各组成部分的任务、目的和要求。 • 明确生物反应工程的研究对象和任务。 • 了解生物反应工程的研究方法，掌握生物反应器设计放大的基本方法。 • 掌握反应工程一些基本概念：
底物，产物；反应转化率，收率，选择性。 重点： • 明确生物反应工程的研究对象、任务和生物反应器设计放大的基本方法。 • 掌握反应工程一些基本概念。
应环境以达到反应较好进行的目的。因此，反应器的确结构、操作方式和条 件对反应原料的转化率、产品的质量和成本有着密切关系。同时反应参数的 检测和控制对反应的顺利进行也是十分重要的。
产物的分离纯化： 用适当的方法和手段将一定含量的目的产物从反应液中提取出来并加以
精制以达到规定的质量要求。
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生物反应过程的分类
它是利用微生物（往往是一群不同种类的）本身的分解能力和净化 能力，除去废水中污浊物质的过程。
第四章 生物反应器
2、流型
搅拌器在发酵罐中造成的流型，对气固液相的混 合效果、氧气的溶解、热量的传递都影响较大。搅 拌器造成的流体流动型式不仅决定于搅拌器本身， 还受罐内附件及其安装位置的影响。
生物工程设备课件
生物工程设备课件
搅拌流型
生物工程设备课件
生物工程设备课件
2009.10
郑裕国 王远山 汪钊 陈小龙 朱勍 徐建妙
Lightnin公司的A315轴向流桨，比较适合高粘度 非牛顿物系。
Intermig搅拌器有较低功率准数，通气功率值较 小，在黄原胶发酵中有较好的混合性能，但存 在不稳定性问题。
2009.10
郑裕国 王远山 汪钊 陈小龙 朱勍 徐建妙
生物工程设备课件
新型搅拌器
2009.10
郑裕国 王远山 汪钊 陈小龙 朱勍 徐建妙
小型发酵罐罐顶和罐身用法兰连接，上设手孔用于 清洗和配料
材料为碳钢或不锈钢，可用衬不锈钢或复合不锈钢， 衬里不锈钢厚度2-3mm，耐压0.25MPa，壁厚取决 于罐径和罐压。
受内压壁厚计算：
S
PD
C
230[ ] P
P-罐压，D-罐径； φ-焊缝系数，双面对接0.8，无焊缝1 C-腐蚀裕度，S-C<10mm时，C=3mm
第一阶段: 1900年以前，雏形，它带有简单的温度 和热交换仪器。
第二阶段: 1900-1940年，出现了200m3的钢制发酵 罐
搅拌器在发酵罐中造成的流型，对气固液相的混 合效果、氧气的溶解、热量的传递都影响较大。搅 拌器造成的流体流动型式不仅决定于搅拌器本身， 还受罐内附件及其安装位置的影响。
生物工程设备课件
生物工程设备课件
搅拌流型
生物工程设备课件
生物工程设备课件
2009.10
郑裕国 王远山 汪钊 陈小龙 朱勍 徐建妙
Lightnin公司的A315轴向流桨，比较适合高粘度 非牛顿物系。
Intermig搅拌器有较低功率准数，通气功率值较 小，在黄原胶发酵中有较好的混合性能，但存 在不稳定性问题。
2009.10
郑裕国 王远山 汪钊 陈小龙 朱勍 徐建妙
生物工程设备课件
新型搅拌器
2009.10
郑裕国 王远山 汪钊 陈小龙 朱勍 徐建妙
小型发酵罐罐顶和罐身用法兰连接，上设手孔用于 清洗和配料
材料为碳钢或不锈钢，可用衬不锈钢或复合不锈钢， 衬里不锈钢厚度2-3mm，耐压0.25MPa，壁厚取决 于罐径和罐压。
受内压壁厚计算：
S
PD
C
230[ ] P
P-罐压，D-罐径； φ-焊缝系数，双面对接0.8，无焊缝1 C-腐蚀裕度，S-C<10mm时，C=3mm
第一阶段: 1900年以前，雏形，它带有简单的温度 和热交换仪器。
第二阶段: 1900-1940年，出现了200m3的钢制发酵 罐
《生物反应器》课件
生物反应器在未来的应用前景
生物医药领域
随着人类对个性化医疗和精准医疗的需求不断增加，生物反应器在药物研发、细胞治疗和疫苗生产等 领域的应用前景广阔。通过优化生物反应器工艺，可以提高细胞培养效率，降低生产成本，为患者提 供更加安全、有效的治疗手段。
工业生产领域
生物反应器在工业生产领域的应用也日益广泛，如生物燃料、化学品、材料等。通过高效的生物反应 器技术，可以实现可持续、环保的生产方式，降低生产成本，满足市场需求。
定律。
酶的活性受到温度、pH值、底物浓度等多种因素的 影响，因此在生物反应器的操作过程中需要密切关注
这些参数的变化。
生物反应器的物质转化涉及到各种化学物质的 合成和分解过程，这些过程通常是由酶催化的 。
酶是生物反应器中最重要的物质转化催化剂之一 ，它能够加速化学反应的速率并降低活化能。
PART 03
生物反应器通常由反应器主体、搅拌装置、加热/冷却系统、进出料口等部分组 成，其设计需根据具体的生物反应过程和工艺要求而定。
生物反应器的分类
01
02
03
根据用途
可分为细胞培养反应器、 酶反应器、微生物反应器 等。
根据操作方式
可分为分批式反应器、流 加式反应器、连续式反应 器等。
根据结构
可分为机械搅拌式反应器 、鼓泡塔式反应器、固定 床式反应器等。
生物反应器的应用领域
生物反应器原理 ppt课件
奶中的蛋白质的限制性水解，促使凝聚为乳 酪
PPT课件
3
我国酒类生产开始于商周时期，制酒的密闭容 器也是一种早期的反应器。
20世纪40年代是生物反应器的开发，研制和应 用获得迅速发展的阶段，传统生物工业中使 用的生物反应器称为“发酵罐”。
PPT课件
4
20世纪70年代，Atkinson提出了生化反应器 (biochemical reactor)一词，其含义除包括原有的 发酵罐外，还包括酶反应器，处理废水用反应器等 。同一时期ollis提出了另一术语—生物反应器 (biological reactor).
当微生物在分批培养方式下生长达到对数期后期时一方面以一定的速度流进新鲜培养基并搅拌另一方面以溢流方式流出培养液使培养物达到动态平衡其中的微生物就能长期保持对数期的平衡生长状态和稳定的生长速率
生物反应器原理
PPT课件
1
第一章 生物反应器及其操作特征
生物反应器
Bioreactor是bio与reactor的组合词，是指有效 利用生物反应机能的系统或场所。
PPT课件
44
PPT课件
45
生长的非结构模型
自20世纪40年代至今,微生物生理学学者和生物 化学工程学的工程师提出了许多关于微生物生 长动力学的数学模型.这些生长模型可分类为:
(1)确定论的非结构模型,是一种理想状况,不考虑 细胞内部结构,每个细胞之间无差别.
PPT课件
3
我国酒类生产开始于商周时期，制酒的密闭容 器也是一种早期的反应器。
20世纪40年代是生物反应器的开发，研制和应 用获得迅速发展的阶段，传统生物工业中使 用的生物反应器称为“发酵罐”。
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20世纪70年代，Atkinson提出了生化反应器 (biochemical reactor)一词，其含义除包括原有的 发酵罐外，还包括酶反应器，处理废水用反应器等 。同一时期ollis提出了另一术语—生物反应器 (biological reactor).
当微生物在分批培养方式下生长达到对数期后期时一方面以一定的速度流进新鲜培养基并搅拌另一方面以溢流方式流出培养液使培养物达到动态平衡其中的微生物就能长期保持对数期的平衡生长状态和稳定的生长速率
生物反应器原理
PPT课件
1
第一章 生物反应器及其操作特征
生物反应器
Bioreactor是bio与reactor的组合词，是指有效 利用生物反应机能的系统或场所。
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44
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生长的非结构模型
自20世纪40年代至今,微生物生理学学者和生物 化学工程学的工程师提出了许多关于微生物生 长动力学的数学模型.这些生长模型可分类为:
(1)确定论的非结构模型,是一种理想状况,不考虑 细胞内部结构,每个细胞之间无差别.
9第九章 生物反应器的放大与控制.ppt
第九章 生物反应器 的放大与控制
引言
• 一个生物工程产品必须经历从实验室到规模化生产直至成 为商品的一系列过程，其研究开发包含了实验室的小试， 适当规模中试和产业规模化生产等几个阶段。
• 生物反应器的放大是生物加工过程的关键技术之一。
• 生物反应器的放大:是指将研究设备中的优化的培养结果 转移到高一级设备中加以重演的技术，实际上也兼具生物 反应过程放大的含义。它是生物技术开发过程中的重要组 成部分，也是生物技术成果得以实现产业化的关键之一。
引言
• 反应器的放大涉及内容较多。除涉及微生物的生 化反应机制和生理特性外还涉及化工放大方面的 内容，诸如：反应动力学，传递和流体流动的机 理等。因此，它是一个十分复杂的过程。
• 目前反应器的放大方法主要有：经验放大法、因 次分析法、时间常数法和数学模拟法。
第一节 生物反应器的放大
一、经验放大法 二、其他放大方法
，m3/（m3· min） （7-16）
Di ——反应器内径，m；
t
——反应器的温度，℃；
VL ——发酵液体积，m3； pL ——液柱平均绝对压力，Pa。
（三）以单位培养液体积的空气流量相同的原则进行放大
以单位培养液体积的空气流量相同的原则进行放大时，有
(VVM )2 (VVM )1
即 因此
(VVM )VL (VVM ) Di ug pL Di2 pL
引言
• 一个生物工程产品必须经历从实验室到规模化生产直至成 为商品的一系列过程，其研究开发包含了实验室的小试， 适当规模中试和产业规模化生产等几个阶段。
• 生物反应器的放大是生物加工过程的关键技术之一。
• 生物反应器的放大:是指将研究设备中的优化的培养结果 转移到高一级设备中加以重演的技术，实际上也兼具生物 反应过程放大的含义。它是生物技术开发过程中的重要组 成部分，也是生物技术成果得以实现产业化的关键之一。
引言
• 反应器的放大涉及内容较多。除涉及微生物的生 化反应机制和生理特性外还涉及化工放大方面的 内容，诸如：反应动力学，传递和流体流动的机 理等。因此，它是一个十分复杂的过程。
• 目前反应器的放大方法主要有：经验放大法、因 次分析法、时间常数法和数学模拟法。
第一节 生物反应器的放大
一、经验放大法 二、其他放大方法
，m3/（m3· min） （7-16）
Di ——反应器内径，m；
t
——反应器的温度，℃；
VL ——发酵液体积，m3； pL ——液柱平均绝对压力，Pa。
（三）以单位培养液体积的空气流量相同的原则进行放大
以单位培养液体积的空气流量相同的原则进行放大时，有
(VVM )2 (VVM )1
即 因此
(VVM )VL (VVM ) Di ug pL Di2 pL
《生物反应器》课件 (2)
3
应用生物反应器于生物医学领域
利用生物反应器进行组织工程、药物筛选和生物治疗等领域的研究和应用。
《生物反பைடு நூலகம்器》PPT课件 (2)
这份课件将带你深入了解生物反应器，包括其定义和功能，不同种类和结构， 工作原理以及常见的应用。我们还会探讨生物反应器的优势和限制，并介绍 设计和操作的要点，以及生物反应器未来的发展前景。
生物反应器：定义和功能
1 定义
生物反应器是一种用于支持和控制生物过程的设备，其中包含生物体、底物和环境条件。
2
调节温度、pH、氧气和搅拌速度等因素，
以优化生物过程。
3
供应营养物质
提供适宜的底物和营养物质，满足生物 体的需求。
收集和分离产物
通过不同的分离技术，将产物分离和纯 化，以获得高纯度的产品。
常见的生物反应器应用
发酵
生物制药
用于生产酒精、乳酸、酢酸等发酵产品的工业过程。
用于生产蛋白质药物、疫苗等生物制药产品的大规 模生产。
递
件
及时处理和回收废物，减
确保生物体充分接触底物
控制温度、pH、营养物质
少对环境的负面影响。
和气体，提高反应效率。
浓度等因素，以最大程度
地促进生物体的生长和产
物生成。
生物反应器的未来发展前景
1
提高反应器的自动化程度
生化反应工程-7 生物反应器
YOG XU
17
生化反应工程
好氧生物反应器放大的经验准则：
以单位发酵液体积所消耗的功率为基准的方法； 以氧的容积传质系数相等为基准的方法； 以搅拌器叶端速度相等为基准的方法； 以氧的分压相等为基准的方法； 以溶解氧浓度相等为基准的方法等。
此方法是建立在可信赖的溶解氧浓度的测定技术之上的。
轴向流动和径向流动 搅拌器型式：螺旋桨、平桨、涡轮桨、自吸式搅拌桨、栅状搅拌桨
YOG XU
8
生化反应工程
（2） 搅拌功率的计算
相关因素：搅拌器直径Di（m）、搅拌转速N（r/min）、液体密度ρ（kg/m3）、液 体粘度μ（Pa·s）、重力加速度g（m/s2）、搅拌罐直径D（m）、液柱高度HL（m） 以及档板条件(数量、宽度和位置)等。由于搅拌罐直径和液柱高度与搅拌器直径之间 有一定比例关系，可不作独立变量，于是：
为与搅拌器形式反应器几何尺寸有关的常数yogxu10生化反应工程22搅拌搅拌功率功率不通不通风风yogxu11生化反应工程通通风风yogxu12生化反应工程yogxu13生化反应工程yogxu14生化反应工程yogxu15生化反应工程25时水的粘度与比重分别为yogxu16生化反应工程33其他形式的生物反应器其他形式的生物反应器略略鼓泡式发酵罐气升式发酵罐喷射式发酵罐yogxu17生化反应工程44生物反应器的比拟放大生物反应器的比拟放大生物反应器的放大方法可分为
生物反应工程经典.ppt
精心整理
酶促反应动力学基础
• 酶促反应动力学可采用化学反应动力学方 法建立相应的动力学方程。如果酶促反应 速率与底物浓度无关，此时为零级反应
精心整理
• 当反应速率与底物浓度的一次方成正比， 称为一级反应，即酶催化A—B的过程
精心整理
精心整理
微生物反应动力学
• 微生物是对那些肉眼不能直接观察到、微 小的，但具有生命并能够繁殖的生物的通 称，包括细菌、放线菌、真菌、藻类扣原 生动物等。根据微生物分类学，其分为界 、门、纲、目、科、属、种，种以下有变 种、型、品系等。
种宏观变化； （4）多肽链的断裂，可以说是一种“激烈的
分解作用”。
精心整理
确保酶活力稳定的主要方法
精心整理
酶的固定化技术
酶的固定化技术就是将水溶性酶分子通过一定的 方式。如静电吸附、共价键等与载体，如角叉菜 胶、离子交换树脂等材料结合，制成固相酶．即 固定化酶的技术。
精心整理
酶或多酶复合体系固定化后引起酶性质 改变的原因
• 酶作为催化剂的共性 （1）降低反应的活化能 （2）酶可以加快反应速率 （3）不能改变反应的平衡常数，只能加快反应达到
平衡的速度 • 酶的生物催化特性 （1）酶有很强的专一性 （2）较高的催化效率 • 酶不单单是生物催化剂，而且具有调节功能
精心整理
• 底物专一性：一种酶仅能作用于一种底物 • 酶的反应专一性：对于一定的体系，从热
酶促反应动力学基础
• 酶促反应动力学可采用化学反应动力学方 法建立相应的动力学方程。如果酶促反应 速率与底物浓度无关，此时为零级反应
精心整理
• 当反应速率与底物浓度的一次方成正比， 称为一级反应，即酶催化A—B的过程
精心整理
精心整理
微生物反应动力学
• 微生物是对那些肉眼不能直接观察到、微 小的，但具有生命并能够繁殖的生物的通 称，包括细菌、放线菌、真菌、藻类扣原 生动物等。根据微生物分类学，其分为界 、门、纲、目、科、属、种，种以下有变 种、型、品系等。
种宏观变化； （4）多肽链的断裂，可以说是一种“激烈的
分解作用”。
精心整理
确保酶活力稳定的主要方法
精心整理
酶的固定化技术
酶的固定化技术就是将水溶性酶分子通过一定的 方式。如静电吸附、共价键等与载体，如角叉菜 胶、离子交换树脂等材料结合，制成固相酶．即 固定化酶的技术。
精心整理
酶或多酶复合体系固定化后引起酶性质 改变的原因
• 酶作为催化剂的共性 （1）降低反应的活化能 （2）酶可以加快反应速率 （3）不能改变反应的平衡常数，只能加快反应达到
平衡的速度 • 酶的生物催化特性 （1）酶有很强的专一性 （2）较高的催化效率 • 酶不单单是生物催化剂，而且具有调节功能
精心整理
• 底物专一性：一种酶仅能作用于一种底物 • 酶的反应专一性：对于一定的体系，从热
生物反应工程原理 PPT课件
dc k2 (a0 c)(b0 c) dt
式中：k2——二级反应速率常数； a0，b0——底物A和底物B的初始浓度； c——t时产物C的浓度。 （9-3）式积分可得
b ( a c) 1 ln 0 0 k 2t a0 b0 a0 (b0 c)
对连锁酶促反应过程，如ABC，有
9.2 酶促反应动力学
酶和细胞的固定化技术
固定化技术是针对在实际应用中，无论采用何种操作方式，酶都 难以回收利用的问题而研究开发的新技术。 酶的固定化会引起酶性质的改变。主要表现在： ① 底物专一性的改变 由于形成立体障碍，高分子底物难以接近固定化后的酶分子，使酶的 底物特异性发生变化，导致底物专一性改变。 ② 稳定性增强 一般来说，固定化酶比游离酶的稳定性好，主要表现在热稳定性、保 存和使用稳定性的增加。 ③ 动力学常数的变化 米氏常数的减小，对固定化酶的实际应用是很有利的，可保证反应进 行得更完全。固定化酶的催化反应中，若有扩散阻力，则表观米氏常 数变大。
rP (rS )
k cat e[S ] rP,max [S ] K S [S ] K S [S ]
（9-12）
式中：rS——底物的消耗速率(负号表示减少)； rP——产物的生成速率； KS——平衡常数KS=k-1/k+1，其又称饱和常数(saturationconstant)。 利用稳态法求解(9-12)式，在这段时间里，生成速率与消耗速率相等， 达到动态平衡，即所谓“稳态”。基于此，可获得如下米氏方程：
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